состав для получения электроизоляционного покрытия

Формула изобретения

Состав для получения электроизоляционного покрытия на поверхности анизотропной электротехнической стали, содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома (VI) и воды, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионы хрома (III) и коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	6,6-14,6
ионы алюминия	0,3-0,71
ионы магния	0,41-0,92
ионы хрома (VI)	0,5-2,0
ионы хрома (III)	0,5-1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0-20,2
вода	до 100

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургического производства и может быть использовано для получения электроизоляционных покрытий на поверхности анизотропной электротехнической стали.

Известен состав для получения электроизоляционного покрытия (RU 2209255 C2, 20.09.2001), содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, бора, хрома и кремнефтористо-водородную кислоту, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	25,8-29,9
ионы алюминия (Al3+)	0,8-1,7
ионы магния (Mg2+)	1,3-1,7
ионы бора (в пересчете на B2O3)	0,11-0,17
ионы хрома (Cr6+)	0,2-0,5
кремнефтористо-водородная кислота	22,0-28,0
двуокись кремния (SiO2)	0,2-1,0
вода	до 100.

Недостатком данного состава является низкий коэффициент сопротивления, низкие физико-механические и магнитные свойства, а также то, что при нанесение состава на металл происходит налипание его на отжимные валки.

Известен состав (патент № 3856568 США, 1972) для получения электроизоляционного покрытия содержащий фосфат алюминия, водную дисперсию диоксида кремния с добавками соединений хрома и борной кислоты, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2O 5)	10,3
ионы алюминия (Al3+)	1,1
борная кислота (H3BO 3)	0,9
ионы хрома (Cr6+)	1,8
двуокись кремния (SiO2)	10,3
вода	до 100.

Недостатком данного изобретения является неудовлетворительный товарный вид получаемого покрытия, низкие магнитные и физико-механические свойства.

Наиболее близко к заявляемому составу является состав (RU 2371518 C2, 02.07.2007) содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома, двуокиси кремния и воду, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al3+)	0,3-0,71
ионы магния (Mg2+)	0,41-0,92
ионы хрома (Cr6+ )	2,8-6,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0-20,2
вода	до 100

при следующем соотношении компонентов:

P2O5/(Al3+ +Mg2+)	8,5-11,5
SiO2/P2O5	1,1-1,5.

Недостатком данного изобретения является низкая стабильность состава и большое содержание ионов хрома (VI).

Задачей изобретения является повышение стабильности состава, понижение содержания ионов хрома (VI), при сохранении и улучшении удовлетворительного товарного вида, физико-механических и магнитных свойств электроизоляционного покрытия.

Поставленная задача достигается тем, что на электротехническую сталь наносят состав содержащий ионы фосфата, алюминия, магния, хрома (VI) и воду, который дополнительно содержит ионы хрома (III) и коллоидную двуокись кремния с диаметром мицелл 10-15 нм, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	6,6-14,6
ионы алюминия (Al3+)	0,3-0,71
ионы магния (Mg2+)	0,41-0,92
ионы хрома (Cr6+ )	0,5-2,0
ионы хрома (Cr3+)	0,5-1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0-20,2
вода	до 100,

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами. Во всех примерах образцы электротехнической стали обрабатывались в течение 5 с при температуре 20-40°С. Излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергались термообработке при температуре 800°С в течение 60 с.

Физико-механические свойства покрытий определяют следующие показатели:

- адгезия - прочность при изгибе - изгибом образцов на цилиндрической оправке диаметром 3 мм,

- коэффициент сопротивления по ГОСТ 12119-80;

- метод определения влагостойкости изложен в М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988;

- магнитная активность по ГОСТ 12119-80.

В таблице 1 представлены исследуемые составы и состав известного, а также приведены характеристики состава, физико-механические и магнитные свойства стали с электроизоляционным покрытием.

Примеры.

1. Характеризует свойства прототипа и покрытий, полученных в данном растворе.

2. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2O 5)	6,2
ионы алюминия (Al3+)	0,2
ионы магния (Mg2+)	0,3
ионы хрома (Cr6+ )	0,4
ионы хрома (Cr3+)	0,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	8,5
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	9,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°С, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°С в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 140 Ом·см²;

- магнитная активность 6%.

3. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	6,6
ионы алюминия (Al3+)	0,3
ионы магния (Mg2+)	0,41
ионы хрома (Cr6+ )	0,5
ионы хрома (Cr3+)	0,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	9,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	10,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытии подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 300 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

4. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	7,0
ионы алюминия (Al3+)	0,6
ионы магния (Mg2+)	0,6
ионы хрома (Cr6+ )	1,9
ионы хрома (Cr3+)	1,4
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	10,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	14,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 280 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

5 Берем образцы агизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	8,0
ионы алюминия (Al3+)	0,5
ионы магния (Mg2+)	0,5
ионы хрома (Cr6)	0,7
ионы хрома (Cr3+)	1,3
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	18,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	12,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 350 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

6. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	9,0
ионы алюминия (Al3+)	0,55
ионы магния (Mg2+)	0,7
ионы хрома (Cr6+ )	0,9
ионы хрома (Cr3+)	0,8
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	12,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	11,5
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 360 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

7. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	10,0
ионы алюминия (Al3+)	0,4
ионы магния (Mg2+)	0,9
ионы хрома (Cr3+ )	1,5
ионы хрома (Mg2+)	1,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	19,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	15,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 230 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

8. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	11,0
ионы алюминия (Al3+)	0,7
ионы магния (Mg2+)	0,45
ионы хрома (Cr6+ )	0,6
ионы хрома (Cr3+)	1,2
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	14,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	13,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 280 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

9. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	12,0
ионы алюминия (Al3+)	0,35
ионы магния (Mg2+)	0,8
ионы хрома (Cr6+ )	1,7
ионы хрома (Cr3+)	0,7
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	11,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	11,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 300 Ом·см²;

- магнитная активность 9%.

10. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	14,6
ионы алюминия (Al3+)	0,71
ионы магния (Mg2+)	0,92
ионы хрома (Cr6+ )	2,0
ионы хрома (Cr3+)	1,5
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	20,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	15,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 220 Ом·см²;

- магнитная активность 8%.

11. Берем образцы анизотропной электротехнической стали, обрабатываем их составом со следующим содержанием компонентов, мас.%:

ионы фосфата (в пересчете на P2 O5)	16,0
ионы алюминия (Al3+)	0,8
ионы магния (Mg2+)	1,0
ионы хрома (Cr6+ )	2,5
ионы хрома (Cr3+)	2,0
коллоидная двуокись кремния (в пересчете на SiO2)	22,0
диаметр мицелл коллоидной двуокиси кремния	16,0
вода	до 100

в течение 5 с при температуре 20-40°C, излишки раствора удалялись отжимом гуммированными валками. Покрытия подвергаем термообработке при температуре 800°C в течение 60 с. Обработка данных по свойствам покрытий дала следующие результаты:

- покрытие не влагостойкое;

- прочность на изгиб покрытие выдерживает;

- коэффициент сопротивления 1300 м·см²;

- магнитная активность 6%.

Примеры 2 и 11 показывают, что при содержании компонентов состава ниже и выше заявленной концентрации, покрытия обладают низкой влагостойкостью, низкой магнитной активностью, низким коэффициентом сопротивления, а составы низкой стабильностью.

Из примеров 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 видно, что поставленная задача достигнута. Использование предложенного состава позволяет улучшить стабильность состава, улучшает физико-механические показатели покрытия, а также улучшает экологичность состава за счет снижения содержания хрома (VI).

Литература

1. Патент № 2209255 по заявке № 2001125771, 2003.

2. Патент № 3856568 США, 1972, стр.4.

3. Патент № 2371518 C2 RU, 2007.

4. ГОСТ 12119-80.

5. М.И. Карякина. Испытание лакокрасочных материалов и покрытий. - М.: Химия, 1988.